c++程序设计基础实验2

任务1：

测试代码：

task1.cpp

#pragma once
#include <string>
// 类T: 声明
class T {
// 对象属性、方法
public:
T(int x = 0, int y = 0); // 普通构造函数
T(const T &t); // 复制构造函数
T(T &&t); // 移动构造函数
~T(); // 析构函数
t.cpp
void adjust(int ratio); // 按系数成倍调整数据
void display() const; // 以(m1, m2)形式显示T类对象信息
private:
int m1, m2;
// 类属性、方法
public:
static int get_cnt(); // 显示当前T类对象总数
public:
static const std::string doc; // 类T的描述信息
static const int max_cnt; // 类T对象上限
private:
static int cnt; // 当前T类对象数目
// 类T友元函数声明
friend void func();
};
// 普通函数声明
void func();
t.cpp
#include "t.h"
#include <iostream>
using std::cout;
using std::endl;
void test();
int main() {
test();
cout << "\nmain: \n";
cout << "T objects'current count: " << T::get_cnt() << endl;
}
test.cpp
void test() {
cout << "test class T: \n";
cout << "T info: " << T::doc << endl;
cout << "T objects'max count: " << T::max_cnt << endl;
cout << "T objects'current count: " << T::get_cnt() << endl << endl;
T t1;
cout << "t1 = "; t1.display(); cout << endl;
T t2(3, 4);
cout << "t2 = "; t2.display(); cout << endl;
T t3(t2);
t3.adjust(2);
cout << "t3 = "; t3.display(); cout << endl;
T t4(std::move(t2));
cout << "t3 = "; t4.display(); cout << endl;
cout << "T objects'current count: " << T::get_cnt() << endl;
func();
}

问题1：

  去掉后不能正常编译运行，报错信息截图如下：

 可能的原因是：虽然在类中声明了func（）函数是类T的友元函数，但这仅仅是阐述了二者之间的关系，如果在类外不去声明func（）函数，则相当于该函数没有被声明，函数的声明和定义部分并不完整，则函数无法被调用。

问题2：

1. 默认构造函数：不带参数，用于初始化对象的默认状态。对象在栈上或动态分配时自动调用。

2. 参数化构造函数：接受参数以初始化对象的特定状态。在通过参数创建对象时调用，例如 T obj(42);。

3. 拷贝构造函数：用于通过已有对象创建新对象，通常用于深拷贝。在对象作为参数传递（非引用）、从对象返回或赋值时调用。

4. 移动构造函数（C++11 及之后）：用于将资源从临时对象转移到新对象，提高效率。当对象被移动时调用。

析构函数用于释放对象的资源和执行清理工作。它在对象生命周期结束时自动调用。

问题3：
不能够实现，报错信息截图如下：

 

因为static修饰的静态变量在头文件中只能声明，不能够定义。如果在头文件中定义可能会导致多重定义错误。

任务2：

代码：

头文件Complex.h:

#pragma once 
#include <iostream>
#include <string>
#include <cmath>using namespace std;class Complex {friend Complex add(const Complex &, const Complex &);friend bool is_equal(const Complex &, const Complex &);friend bool is_not_equal(const Complex &, const Complex &);friend double abs(const Complex &);friend void output(const Complex &);
public:Complex(double real = 0.0, double image = 0.0) : real_{real}, image_{image} {};Complex(const Complex &other) : real_{other.real_}, image_{other.image_} {};double get_real() const;double get_image() const;Complex add(Complex &other);static string doc;double real_;double image_;}; 

Complex类定义文件Complex.cpp:

#include <iostream>
#include "Complex.h"double Complex::get_real() const {return real_;
}double Complex::get_image() const {return image_;
}Complex Complex::add(Complex &other) {Complex::real_+=other.real_;Complex::image_+=other.image_;
}Complex add(const Complex &c1, const Complex &c2) {return Complex(c1.real_ + c2.real_, c1.image_ + c2.image_);
}bool is_equal(const Complex &c1, const Complex &c2) {return c1.real_ == c2.real_ && c1.image_ == c2.image_;
}bool is_not_equal(const Complex &c1, const Complex &c2) {return !is_equal(c1, c2);
}double abs(const Complex &c) {return sqrt(c.real_ * c.real_ + c.image_ * c.image_);
}void output(const Complex &c){if(c.image_>=0)cout<<c.real_<<"+"<<c.image_<<"i"<<endl;elsecout<<c.real_<<c.image_<<"i"<<endl;
}
std::string Complex::doc = "a simplified Complex class";　

测试文件test.cpp:

// 待补足（多文件组织代码时，需要包含的头文件）
#include <iostream>
#include "Complex.h"
using namespace std;
void test() {cout << "类成员测试: " << endl;cout << Complex::doc << endl;cout << endl;cout << "Complex对象测试: " << endl;Complex c1;Complex c2(3, -4);const Complex c3(3.5);Complex c4(c3);cout << "c1 = "; output(c1); cout << endl;cout << "c2 = "; output(c2); cout << endl;cout << "c3 = "; output(c3); cout << endl;cout << "c4 = "; output(c4); cout << endl;cout << "c4.real = " << c4.get_real() << ", c4.imag = " << c4.get_image() << endl;cout << endl;cout << "复数运算测试: " << endl;cout << "abs(c2) = " << abs(c2) << endl;c1.add(c2);cout << "c1 += c2, c1 = "; output(c1); cout << endl;cout << boolalpha;cout << "c1 == c2 : " << is_equal(c1, c2) << endl;cout << "c1 != c3 : " << is_not_equal(c1, c3) << endl;c4 = add(c2, c3);cout << "c4 = c2 + c3, c4 = "; output(c4); cout << endl;
}int main() {test();
}　

　运行结果截图：

　

 

 

任务3：

源代码：

#include <iostream>
#include <complex>
using std::cout;
using std::endl;
using std::boolalpha;
using std::complex;
void test() {
cout << "标准库模板类comple测试: " << endl;
complex<double> c1;
complex<double> c2(3, -4);
const complex<double> c3(3.5);
complex<double> c4(c3);
cout << "c1 = " << c1 << endl;
cout << "c2 = " << c2 << endl;
cout << "c3 = " << c3 << endl;
cout << "c4 = " << c4 << endl;
cout << "c4.real = " << c4.real() << ", c4.imag = " << c4.imag() <<
endl;
cout << endl;
cout << "复数运算测试: " << endl;
cout << "abs(c2) = " << abs(c2) << endl;
c1 += c2;
cout << "c1 += c2, c1 = " << c1 << endl;
cout << boolalpha;
cout << "c1 == c2 : " << (c1 == c2) << endl;
cout << "c1 != c3 : " << (c1 != c3) << endl;
c4 = c2 + c3;
cout << "c4 = c2 + c3, c4 = " << c4 << endl;
}
int main() {
test();
}

　问题思考：

　该段代码使用了标准库complex类的哪些接口：

         构造函数（默认、带参数、拷贝构造）

         成员函数（real() 和 imag()）

         全局函数（abs()）

         运算符重载（+=, ==, !=, +）

         这些接口共同实现了对复数的创建、运算、比较及获取属性的功能。

对比任务2：
  思考1：在标准库的complex类中，复数的输出附带了（）括号和逗号，使复数的输出变得更加明了，同时也不需要像自定义Complex类通过cout输出流来访问Complex类中的类成员real_，image_,然后再人为加上+，—号来输出复数，可以直接输出complex类的对象来输出复数。在复数的运算时，利用标准库complex类的函数，省去了赋值等步骤，减少了测试文件的代码数量。

  思考2：标准库的complex类应该重载了构造函数，可以初始化不同数据类型的complex类，然后将complex类的输入和输出都加上了括号和逗号。使得在测试文件中加减和是否相等等验证代码变得更加简洁。

 任务4：

源代码：

Fraction.h:

#include <iostream>
#include <string>using namespace std;class Fraction {friend void output(const Fraction &);friend Fraction sub(const Fraction &f1, const Fraction &f2);friend Fraction mul(const Fraction &f1, const Fraction &f2);friend Fraction add(const Fraction &f1, const Fraction &f2);friend Fraction div(const Fraction &f1, const Fraction &f2);public:Fraction(int up, int down=1) : Up{up}, Down{down} {simplify();}Fraction(const Fraction &other) : Up{other.Up}, Down{other.Down} {}int get_up() const { return Up; }int get_down() const { return Down; }Fraction negative() const { return Fraction(-Up, Down); }static string doc;
private:int Up;int Down;void simplify();
};

Fraction.cpp:

#include <iostream>
#include "Fraction.h"
using namespace std;string Fraction::doc = "Fraction类 v 0.01版. \n目前仅支持分数对象的构造、输出、加/减/乘/除运算。";int gcd(int a, int b) {while (b != 0) {int temp = b;b = a % b;a = temp;}return a;
}void Fraction::simplify() {if (Up == 0) { Down = 1; return;}if (Down < 0) {Down = -Down;Up = -Up;}int divisor = gcd(abs(Up), abs(Down));Up /= divisor;Down /= divisor;
}void output(const Fraction &f) {if(f.Down!=1){std::cout << f.get_up() << "/" << f.get_down() << endl;}else{std::cout << f.get_up() << endl;}
}Fraction add(const Fraction &f1, const Fraction &f2) {return Fraction(f1.get_up() * f2.get_down() + f2.get_up() * f1.get_down(),f1.get_down() * f2.get_down());
}Fraction sub(const Fraction &f1, const Fraction &f2) {return add(f1, f2.negative());
}Fraction mul(const Fraction &f1, const Fraction &f2) {return Fraction(f1.get_up() * f2.get_up(), f1.get_down() * f2.get_down());
}Fraction div(const Fraction &f1, const Fraction &f2) {if (f2.get_up() == 0) {cout << "除数不能为零" << endl;system("pause");}return mul(f1, Fraction(f2.get_down(), f2.get_up()));
}

task4.cpp:

#include "Fraction.h"
#include <iostream>using std::cout;
using std::endl;void test1() {cout << "Fraction类测试: " << endl;cout << Fraction::doc << endl << endl;Fraction f1(5);Fraction f2(3, -4), f3(-18, 12);Fraction f4(f3);cout << "f1 = "; output(f1); cout << endl;cout << "f2 = "; output(f2); cout << endl;cout << "f3 = "; output(f3); cout << endl;cout << "f4 = "; output(f4); cout << endl;Fraction f5(f4.negative());cout << "f5 = "; output(f5); cout << endl;cout << "f5.get_up() = " << f5.get_up() << ", f5.get_down() = " << f5.get_down() << endl;cout << "f1 + f2 = "; output(add(f1, f2)); cout << endl;cout << "f1 - f2 = "; output(sub(f1, f2)); cout << endl;cout << "f1 * f2 = "; output(mul(f1, f2)); cout << endl;cout << "f1 / f2 = "; output(div(f1, f2)); cout << endl;cout << "f4 + f5 = "; output(add(f4, f5)); cout << endl;
}void test2() {Fraction f6(42, 55), f7(0, 3);cout << "f6 = "; output(f6); cout << endl;cout << "f7 = "; output(f7); cout << endl;cout << "f6 / f7 = "; output(div(f6, f7)); cout << endl;
}int main() {cout << "测试1: Fraction类基础功能测试\n";test1();cout << "\n测试2: 分母为0测试: \n";test2();
}

 

运行结果截图：

 

 

任务5：
源代码：

account.h:

#ifndef __ACCOUNT_H__
#define __ACCOUNT_H__class SavingsAccount{private:int id;double balance;double rate;int lastDate;double accumulation;static double total;void record(int date,double amount);double accumulate(int date)const{return accumulation+balance*(date-lastDate);}public:SavingsAccount(int date,int id,double rate);int getId()const{return id;}double getBalance()const{return balance;}double getRate()const{return rate;}static double getTotal(){return total;}void deposit(int date,double amount);void withdraw(int date,double amount);void settle(int date);void show()const;
};
#endif//__ACCOUNT_H__

account.cpp:

#include"account.h"
#include<cmath>
#include<iostream>
using namespace std;
double SavingsAccount::total=0;
SavingsAccount::SavingsAccount(int date,int id,double rate):id(id),balance(0),rate(rate),lastDate(date),accumulation(0){cout<<date<<"\t#"<<id<<"is created"<<endl;
}
void SavingsAccount::record(int date,double amount){accumulation=accumulate(date);lastDate=date;amount=floor(amount*100+0.5)/100;balance+=amount;total+=amount;cout<<date<<"\t#"<<id<<"\t"<<amount<<"\t"<<balance<<endl;
}
void SavingsAccount::deposit(int date,double amount){record(date,amount);
}
void SavingsAccount::withdraw(int date,double amount){if(amount>getBalance())cout<<"Error:not enough money"<<endl;else record(date,-amount);
}
void SavingsAccount::settle(int date){double interest=accumulate(date)*rate/365;if(interest!=0)record(date,interest);accumulation=0;
}
void SavingsAccount::show()const{cout<<"#"<<id<<"\tBalance:"<<balance;
}

task5.cpp

#include"account.h"
#include<iostream>
using namespace std;
int main(){SavingsAccount sa0(1,21325302,0.015);SavingsAccount sa1(1,58320212,0.015);sa0.deposit(5,5000);sa1.deposit(25,10000);sa0.deposit(45,5500);sa1.withdraw(60,4000);sa0.settle(90);sa1.settle(90);sa0.show();cout<<endl;sa1.show();cout<<endl;cout<<"Total:"<<SavingsAccount::getTotal()<<endl;return 0;
}

　　

运行结果截图：

 改进建议：

1. 数据成员的访问控制

   • 缺点：虽然 id, balance, rate, 和 lastDate 是私有的，但可能需要更多的保护措施，尤其是 balance 和 accumulation。
   • 改进：可以考虑引入友元函数或其他安全机制，以确保对这些字段的访问受到限制。

2. 日期处理

   • 缺点：使用 int 来表示日期不是最理想的，因为日期的处理可能会引入复杂性，例如跨月和跨年问题。
   • 改进：可以考虑使用标准库中的日期类型，例如 std::chrono 或自定义日期类来更好地管理日期。

3. 累积利息的计算

   • 缺点：accumulate 函数和 settle 函数的关系不够明确。每次调用 settle 时，可能需要更新 accumulation 和 lastDate，而目前的设计中没有清晰地表现出这一点。
   • 改进：在 settle 函数中明确更新 accumulation 和 lastDate 的逻辑，使其更清晰。

4. 异常处理

   • 缺点：deposit 和 withdraw 函数没有处理负数存款或取款超出余额的情况。
   • 改进：可以引入异常处理机制，抛出异常或返回错误代码，以增强程序的健壮性。

5. 静态成员的管理

   • 缺点：static double total 用于跟踪所有账户的总余额，但没有线程安全的机制，可能在多线程环境中引发问题。
   • 改进：可以考虑使用互斥量（mutex）来保护对 total 的访问。

6. 接口的灵活性

   • 缺点：当前的接口较为固定，扩展性有限。
   • 改进：可以考虑使用策略模式或模板方法模式，以便更灵活地处理不同的存款和取款策略。

7. 缺少拷贝构造函数和赋值运算符

   • 缺点：如果需要拷贝 SavingsAccount 对象，编译器生成的默认拷贝构造函数和赋值运算符可能不足以满足需求。
   • 改进：可以实现自定义的拷贝构造函数和赋值运算符，以控制对象的拷贝行为。

8. 缺少接口文档

   • 缺点：缺乏详细的文档和注释，使得类的使用和维护变得困难。
   • 改进：可以添加函数的详细注释和使用示例，提升代码可读性和可维护性。